攪拌装置と分析装置
【課題】反応容器の隅部を含む全体を短時間で攪拌することが可能な攪拌装置と分析装置とを提供すること。
【解決手段】液体を保持する容器と、液体に音波を照射すると共に、音波によって液体を攪拌する流れを発生させる表面弾性波素子とを備えた攪拌装置と分析装置。攪拌装置の表面弾性波素子２２は、表面弾性波素子から遠ざかる方向に流れる少なくとも２つの離隔流Ｆaと、少なくとも２つの離隔流の間を表面弾性波素子へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとを液体Ｌ内に発生させる。容器７は、少なくとも２つの離隔流の外側に液体の界面を有する。
【解決手段】液体を保持する容器と、液体に音波を照射すると共に、音波によって液体を攪拌する流れを発生させる表面弾性波素子とを備えた攪拌装置と分析装置。攪拌装置の表面弾性波素子２２は、表面弾性波素子から遠ざかる方向に流れる少なくとも２つの離隔流Ｆaと、少なくとも２つの離隔流の間を表面弾性波素子へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとを液体Ｌ内に発生させる。容器７は、少なくとも２つの離隔流の外側に液体の界面を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌装置と分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析装置は、いわゆるキャリーオーバーを回避すべく検体と試薬を含む液体試料を音波によって被接触で攪拌するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この分析装置は、図１５に示すように、反応容器Ｃの外部に設けた音源Ｓ1，Ｓ2を順番に駆動し、音源Ｓ1，Ｓ2から照射される音波Ｗsによって反応容器Ｃに保持された液体Ｌを攪拌している。
【０００３】
【特許文献１】特許第３６６１０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された分析装置は、音源Ｓ1，Ｓ2が発生した音波Ｗsによって液体Ｌ中に旋回流Ｆtを惹起させて液体Ｌを攪拌している。音波Ｗsによって発生した直後の旋回流Ｆtは、十分な流速を有しているが、壁面付近を流れるにつれて壁面との摩擦により流速が低下する。この流速が低下した旋回流が再び壁面付近を流れると、旋回流Ｆtの流速は壁面との摩擦によって更に低下してしまう。このため、特許文献１の分析装置は、側壁と底壁とが交わる反応容器の隅部（図中、一点鎖線で囲んだＡ部）にまで旋回流Ｆtが届き難くなり、攪拌に時間が掛かるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、反応容器の隅部を含む全体を短時間で攪拌することが可能な攪拌装置と分析装置とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る攪拌装置は、液体を保持する容器と、前記液体に音波を照射すると共に、当該音波によって前記液体を攪拌する流れを発生させる音波発生手段と、を備え、前記音波発生手段は、当該音波発生手段から遠ざかる方向に流れる少なくとも２つの離隔流と、当該少なくとも２つの離隔流の間を前記音波発生手段へ戻る方向に流れる帰還流とを前記液体内に発生させることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記容器は、前記少なくとも２つの離隔流の外側に前記液体の界面を有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記界面は、前記容器の壁面と前記液体とが接する固液界面、気体と前記液体とが接する気液界面又は前記容器に保持される異なる液体が接する液液界面のいずれか一つであることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記少なくとも２つの離隔流は、前記液体の界面に沿った流れであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、複数の方向へ同時に音波を照射することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、複数設けられ、前記複数の音波発生手段は、それぞれ異なる位置から前記液体に同時に音波を照射することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波は、同一の音波発生手段から照射されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、表面弾性波素子であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波は、前記音波がはじめて照射される前記容器の壁に対して傾斜して入射することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記容器は、底壁と側壁とを有し、前記側壁の前記底壁に対する傾斜角度と前記容器内に生じる音波の当該底壁上面に対する入射角度とは等しいことを特徴とする。
【００１６】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１１に係る分析装置は、複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記反応液を分析する分析装置であって、前記攪拌装置を用いて検体と試薬との反応液を光学的に分析することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の攪拌装置は、音波発生手段が、当該音波発生手段から遠ざかる方向に流れる少なくとも２つの離隔流と、少なくとも２つの離隔流の間を前記音波発生手段へ戻る方向に流れる帰還流とを液体内に発生させ、本発明の分析装置は、前記攪拌装置を備えているので、少なくとも２つの離隔流の間を流速の弱まった帰還流が流れるので、帰還流の速度が反応容器の壁面との摩擦によって低下し難く、反応容器の隅部を含む液体全体を短時間で攪拌することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明の攪拌装置と分析装置にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、実施の形態１の自動分析装置を示す概略構成図である。図２は、実施の形態１の自動分析装置で使用する反応容器及び反応ホイールの一部を攪拌装置の概略構成図と共に示す斜視図である。図３は、反応容器の底面に取り付けた表面弾性波素子が発生した音波及び音波によって惹起される流れを示す反応容器の縦断面図である。図４は、図３の反応容器の底面に取り付けた表面弾性波素子の正面図である。
【００１９】
自動分析装置１は、図１に示すように、作業テーブル２上に検体テーブル３、検体分注機構５、反応ホイール６、測光装置１０、洗浄装置１１、試薬分注機構１２及び試薬テーブル１３が設けられ、攪拌装置２０を備えている。
【００２０】
検体テーブル３は、図１に示すように、駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って等間隔で配置される収納室３ａが複数設けられている。各収納室３ａは、検体を収容した検体容器４が着脱自在に収納される。
【００２１】
検体分注機構５は、反応ホイール６に保持された複数の反応容器７に検体を分注する手段であり、図１に示すように、検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次反応容器７に分注する。
【００２２】
反応ホイール６は、検体テーブル３とは異なる駆動手段によって図１に矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って複数の凹部６ａが等間隔で設けられている。反応ホイール６は、各凹部６ａの半径方向両側に測定光が通過する開口６ｂ（図２参照）が形成されている。反応ホイール６は、一周期で時計方向に（１周−１反応容器）／４分回転し、四周期で反時計方向に凹部６ａの１個分回転する。反応ホイール６の外周近傍には、測光装置１０、洗浄装置１１及び攪拌装置２０が配置されている。
【００２３】
反応容器７は、容量が数ｎＬ〜数十μＬと微量な容器であり、測光装置１０の光源１０ａから出射された分析光（３４０〜８００ｎｍ）に含まれる光の８０％以上を透過する透明素材、例えば、耐熱ガラスを含むガラス，環状オレフィンやポリスチレン等の合成樹脂が使用される。反応容器７は、図２及び図３に示すように、側壁７ａ，７ｂと底壁７ｃとによって液体を保持する水平断面が正方形の液体保持部７ｄが形成され、液体保持部７ｄの上部に開口７ｅを有する四角筒形状のキュベットである。反応容器７は、液体保持部７ｄの内面に検体や試薬等の液体に対する親和性処理が施されており、分析光を透過させる対向する２つの側壁７ａが液体の光学的測定に使用される。反応容器７は、側壁７ａを反応ホイール６の半径方向に向けると共に、側壁７ｂを反応ホイール６の周方向に向けて、凹部６ａに配置される。
【００２４】
測光装置１０は、図１に示すように、反応ホイール６の外周近傍に配置され、反応容器７に保持された液体を分析する分析光（３４０〜８００ｎｍ）を出射する光源と、液体を透過した分析光を分光して受光する受光器とを有している。測光装置１０は、前記光源と受光器が反応ホイール６の凹部６ａを挟んで半径方向に対向する位置に配置されている。
【００２５】
洗浄装置１１は、反応容器７から液体や洗浄液を排出する排出手段と、洗浄液の分注手段とを有している。洗浄装置１１は、測光終了後の反応容器７から測光後の液体を排出した後、洗浄液を分注する。洗浄装置１１は、洗浄液の分注と排出の動作を複数回繰り返すことにより、反応容器７の内部を洗浄する。このようにして洗浄された反応容器７は、再度、新たな検体の分析に使用される。
【００２６】
試薬分注機構１２は、反応ホイール６に保持された複数の反応容器７に試薬を分注する手段であり、図１に示すように、試薬テーブル１３の所定の試薬容器１４から試薬を順次反応容器７に分注する。
【００２７】
試薬テーブル１３は、検体テーブル３及び反応ホイール６とは異なる駆動手段によって図１に矢印で示す方向に回転され、扇形に成形された収納室１３ａが周方向に沿って複数設けられている。各収納室１３ａは、試薬容器１４が着脱自在に収納される。複数の試薬容器１４は、それぞれ検査項目に応じた所定の試薬が満たされ、外面には収容した試薬に関する情報を表示するバーコードラベル（図示せず）が貼付されている。
【００２８】
ここで、試薬テーブル１３の外周には、図１に示すように、試薬容器１４に貼付した前記バーコードラベルに記録された試薬の種類，ロット及び有効期限等の情報を読み取り、制御部１６へ出力する読取装置１５が設置されている。
【００２９】
制御部１６は、検体テーブル３、検体分注機構５、反応ホイール６、測光装置１０、洗浄装置１１、試薬分注機構１２、試薬テーブル１３、読取装置１５、分析部１７、入力部１８、表示部１９及び攪拌装置２０等と接続され、例えば、分析結果を記憶する記憶機能を備えたマイクロコンピュータ等が使用される。制御部１６は、自動分析装置１の各部の作動を制御すると共に、前記バーコードラベルの記録から読み取った情報に基づき、試薬のロットや有効期限等が設置範囲外の場合、分析作業を停止するように自動分析装置１を制御し、或いはオペレータに警告を発する。
【００３０】
分析部１７は、制御部１６を介して測光装置１０に接続され、受光器が受光した光量に基づく反応容器７内の液体の吸光度から検体の成分濃度等を分析し、分析結果を制御部１６に出力する。入力部１８は、制御部１６へ検査項目等を入力する操作を行う部分であり、例えば、キーボードやマウス等が使用される。表示部１９は、分析内容や警報等を表示するもので、ディスプレイパネル等が使用される。
【００３１】
攪拌装置２０は、表面弾性波素子２２を駆動して発生する音波によって反応容器７に保持された液体を攪拌するもので、図２に示すように、表面弾性波素子２２に電力を送電する送電体２１と、表面弾性波素子２２とを有している。
【００３２】
送電体２１は、ＲＦ送信アンテナ２１ａ、駆動回路２１ｂ及びコントローラ２１ｃを有している。送電体２１は、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波交流電源から供給される電力をＲＦ送信アンテナ２１ａから駆動信号として表面弾性波素子２２に発信する。ＲＦ送信アンテナ２１ａは、反応ホイール６の凹部６ａ底部に取り付けられている。このため、攪拌装置２０は、例えば、コントローラ２１ｃによって制御されるスイッチを切り替えることにより、供給される電力を複数のＲＦ送信アンテナ２１ａの中から特定のＲＦ送信アンテナ２１ａに出力するように切り替える。
【００３３】
駆動回路２１ｂは、コントローラ２１ｃからの制御信号に基づいて発振周波数を変更可能な発振回路を有しており、数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波の発振信号をＲＦ送信アンテナ２１ａへ出力する。ここで、ＲＦ送信アンテナ２１ａと駆動回路２１ｂとの間は、反応ホイール６が回転しても電力が電送されるように、接触電極を介して接続されている。コントローラ２１ｃは、駆動回路２１ｂの作動を制御し、例えば、表面弾性波素子２２が発する音波の特性（周波数，強度，位相，波の特性）、波形（正弦波，三角波，矩形波，バースト波等）或いは変調（振幅変調，周波数変調）等を制御する。また、コントローラ２１ｃは、内蔵したタイマに従って駆動回路２１ｂが発振する発振信号の周波数を切り替えることができる。
【００３４】
表面弾性波素子２２は、ＲＦ送信アンテナ２１ａから発信される駆動信号（電力）を受信して音波を発生する音波発生手段である。表面弾性波素子２２は、エポキシ樹脂等の音響整合層を介して図３に示すように反応容器７の一つの平面上、ここでは底壁７ｃに取り付けられる。表面弾性波素子２２は、図３及び図４に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）等からなる圧電基板２２ａ上に櫛歯状電極（ＩＤＴ）からなる振動子２２ｂとアンテナ２２ｃが形成されている。振動子２２ｂは、ＲＦ送信アンテナ２１ａから発信される駆動信号（電力）をアンテナ２２ｃで受信することによって音波を発生する音源である。
【００３５】
以上のように構成される自動分析装置１は、回転する反応ホイール６によって周方向に沿って搬送されてくる複数の反応容器７に試薬分注機構１２が試薬容器１４から試薬を順次分注する。試薬が分注された反応容器７は、反応ホイール６によって周方向に沿って搬送され、検体分注機構５によって検体テーブル３に保持された複数の検体容器４から検体が順次分注される。そして、検体が分注された反応容器７は、反応ホイール６によって攪拌装置２０へ搬送され、分注された試薬と検体が順次攪拌されて反応する。このようにして検体と試薬が反応した反応液は、反応ホイール６が再び回転したときに測光装置１０を通過し、光源から出射された分析光が透過する。このとき、反応容器７内の試薬と検体の反応液は、受光部で側光され、制御部１６によって成分濃度等が分析される。そして、分析が終了した反応容器７は、洗浄装置１１によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００３６】
このとき、攪拌装置２０は、制御部１６を介して入力部１８から予め入力された制御信号に基づき、反応ホイール６の停止時にコントローラ２１ｃが駆動回路２１ｂに駆動信号を入力する。これにより、表面弾性波素子２２は、入力される駆動信号の周波数に応じて振動子２２ｂが駆動され、音波（バルク波）を誘起する。誘起された音波（バルク波）は、圧電基板２２ａ及び音響整合層を通って反応容器７の底壁７ｃ内へと伝搬し、図３に示すように、音響インピーダンスが近い液体Ｌ中へバルク波Ｗbが異なる位置から二方向に漏れ出し、液体Ｌに同時に照射される。
【００３７】
この結果、反応容器７内の液体Ｌ中には、表面弾性波素子２２から遠ざかる方向に流れる２つの離隔流Ｆaと、２つの離隔流Ｆaの間を表面弾性波素子２２へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとが生じる。このとき、２つの離隔流Ｆaは、液体Ｌ中へ漏れ出したバルク波Ｗbによって発生する比較的早い流れであるので、外側に液体Ｌの界面となる側壁７ａ，７ｂが存在していても流速が側壁７ａ，７ｂとの摩擦によって低下し難い。そして、２つの離隔流Ｆaは、メニスカスＭまで到達すると、側壁７ａ，７ｂやメニスカスＭによって規制されるため、図３に示すように、２つの離隔流Ｆaの間を通って表面弾性波素子２２へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとなる。
【００３８】
従って、側壁７ａ，７ｂ（側壁と液体との固液界面）は、離隔流Ｆaの外側に存在し、帰還流Ｆbは２つの離隔流Ｆaの間を流れるので、側壁７ａ，７ｂとの摩擦が起こり難い。このため、帰還流Ｆbは流速が低下し難くなる。また、反応容器７に保持された液体Ｌは、２つの離隔流Ｆaと２つの離隔流Ｆaの間を表面弾性波素子２２へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとによる攪拌により、側壁７ａ，７ｂと底壁７ｃとが交わる反応容器７の隅部における流速の低下が抑えられ、隅部を含む全体が短時間で攪拌される。しかも、図３において、バルク波Ｗbは、２つの離隔流Ｆaの他、図示しないが、下側の側壁７ａ，と底壁７ｃとが交わる反応容器７の隅部に２つの離隔流Ｆaと向きの異なる反流を発生させるため、この反流によっても隅部に存在する液体Ｌが攪拌される。
【００３９】
このように、攪拌装置２０は、音波発生手段として表面弾性波素子２２を使用していることから、表面弾性波素子２２が発生したバルク波Ｗbは、音波がはじめて照射される反応容器７の壁に対して傾斜して入射する。言い換えると、液体Ｌと底壁７ｃとの界面である底壁７ｃの上面に対して傾斜して入射し、液体Ｌをすくい上げるように離隔流Ｆaを発生させる。このとき、図５に示すように、初めて液体Ｌに入射する音波の底壁７ｃの上面に対する入射角をθとすると、入射角θは０°＜θ＜９０°となる。
【００４０】
また、攪拌装置２０においては、表面弾性波素子２２が発生した音波（表面弾性波，バルク波）は、液体Ｌの界面、即ち、液体Ｌと底壁７ｃとの界面に対して傾斜して入射する。このため、攪拌装置２０で使用する反応容器は、図６に示す反応容器８のように、表面弾性波素子２２が発生する音波（バルク波Ｗb）の入射角に対応させて、側壁８ａを入射角θと略等しい角度ψだけ水平面（底壁８ｃ）に対して傾斜させてもよい。このように側壁８ａを傾斜させると、反応容器８は、側壁８ａと底壁８ｃとが交わる隅部における流れの速度の低下や液体の滞留が抑えられ、保持した液体Ｌを短時間で攪拌することができる。
【００４１】
（変形例）
ここで、攪拌装置２０は、図７−１に示すように、表面弾性波素子２２を反応容器７の側壁７ａに取り付け、側壁７ａから音波を照射してもよい。この場合、送電体２１のＲＦ送信アンテナ２１ａは、反応ホイール６の凹部６ａ側壁に取り付ける。
【００４２】
攪拌装置２０は、表面弾性波素子２２を側壁７ａに取り付けても、反応容器７内の液体Ｌ中に表面弾性波素子２２から遠ざかる方向に流れる２つの離隔流Ｆaと、２つの離隔流Ｆaの間を表面弾性波素子２２へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとが生じる。このため、この場合も実施の形態１と同様に、離隔流Ｆaの外側に底壁７ｃ（底壁と液体との固液界面）及びメニスカスＭ（大気と液体との気液界面）が存在し、帰還流Ｆbは２つの離隔流Ｆaの間を流れるので、界面における摩擦が起こり難い。従って、帰還流Ｆbは流速が低下し難くなり、反応容器７の隅部を含む液体Ｌ全体を、短時間で攪拌することができる。なお、図７−２に示すように、液体の乾燥防止のため、液体Ｌの表面に油膜Ｌo等を設けた場合には、液体ＬのメニスカスＭは液体Ｌと油膜Ｌoとの液液界面となる。このため、離隔流Ｆaの外側に固液界面及び液液界面が存在することになる。
【００４３】
この場合、表面弾性波素子２２は、図８に示すように、振動子２２ｂを底壁７ｃ側に変位した位置に配置すると、２つの離隔流Ｆaと帰還流Ｆbがこの配置に対応して上下方向に変位した位置に発生し、液体Ｌの攪拌効率を変化させることができる。従って、表面弾性波素子２２は、振動子２２ｂをメニスカスＭ側に変位した位置に配置してもよい。
【００４４】
なお、実施の形態１の攪拌装置２０は、音波としてバルク波を用いた場合について説明した。しかし、攪拌装置２０は、振動子２２ｂを側壁７ａに向けて表面弾性波素子２２を反応容器７に取り付け、表面弾性波によって液体を攪拌することも可能である。
【００４５】
（実施の形態２）
次に、本発明の攪拌装置と分析装置にかかる実施の形態２について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１の攪拌装置と分析装置は、音波発生手段として表面弾性波素子を使用したが、実施の形態２の攪拌装置と分析装置は、音波発生手段として厚み縦振動子を使用している。
【００４６】
図９は、実施の形態２の自動分析装置を示す概略構成図である。図１０は、実施の形態２の自動分析装置の反応ホイールを攪拌装置の位置で切断した断面図である。図１１は、実施の形態２の攪拌装置の概略構成図であり、厚み縦振動子を断面にしている。図１２は、図１１の攪拌装置で使用している厚み縦振動子の平面図である。実施の形態２の自動分析装置は、攪拌装置の構成が異なることを除き実施の形態１の自動分析装置と構成が同一であるので、同一の構成部分に同一の符号を付して説明する。
【００４７】
自動分析装置３０は、図９に示すように、攪拌装置４０を備えており、攪拌装置４０の厚み縦振動子４１によって反応容器９が保持した液体を攪拌している。厚み縦振動子４１は、図１０に示すように、反応ホイール６に形成された複数の凹部６ａの底部にそれぞれ設けられている。ここで、実施の形態２においては、反応ホイール６は、恒温槽を兼ねており、図１０に示すように、内部に恒温液Ｌtを保持している。
【００４８】
反応容器９は、容量が数ｎＬ〜数十μＬと微量な容器であり、反応容器７と同じ透明素材によって側壁９ａと底壁９ｃとを有し、液体保持部９ｄの上部に開口９ｅを有する反応容器７と略同様の四角筒形状に成形され、内面には親和性処理が施されている。このとき、反応容器９は、図１０に示すように、底壁９ｃの外面が対向する側壁９ａ側から中央に向かって斜めに凹状に傾斜した傾斜面に成形されている。
【００４９】
攪拌装置４０は、制御部１６の制御の下に作動し、図１１に示すように、厚み縦振動子４１、電源４２及びコントローラ４３を有している。
【００５０】
厚み縦振動子４１は、板面に垂直に音波を発生する音波発生手段であり、接着剤等によって反応ホイール６の凹部６ａ底部に取り付けられている。厚み縦振動子４１は、図１１及び図１２に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電基板４１ａの両面に電極４１ｂを設けたもので、各電極４１ｂには、引出し電極４１ｃが接続されている。厚み縦振動子４１は、底壁９ｃに対向する電極４１ｂをグランド側とすることにより、音波を出射する音源となる。電源４２は、厚み縦振動子４１を駆動する交流電源であり、図１１に示す配線４４を介して電極４１ｂに数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波交流電圧を印加する。ここで、厚み縦振動子４１と電源４２との間を接続する配線４４は、反応ホイール６が回転しても電力が電送されるように、接触電極を介して接続されている。
【００５１】
コントローラ４３は、電源４２を制御して電極４１ｂが発する音波の特性（周波数，強度，位相，波の特性）、波形（正弦波，三角波，矩形波，バースト波等）或いは変調（振幅変調，周波数変調）等を制御する。
【００５２】
従って、反応容器９は、保持した液体試料が攪拌装置４０によって以下のように攪拌される。先ず、攪拌装置４０は、コントローラ４３による制御の下に電源４２から供給する電力によって厚み縦振動子４１を駆動する。これにより、厚み縦振動子４１は、図１０に示すように、底壁９ｃに対向する電極４１ｂが音波を誘起する。誘起された音波は、恒温液Ｌtが音響整合層となって恒温液Ｌt中を伝搬し、反応容器９の斜めに傾斜した傾斜面から底壁９ｃに入射する。このため、底壁９ｃに入射した音波は、図１０に示すように、底壁９ｃ内を斜めに伝搬し、液体Ｌと底壁９ｃとの界面である底壁９ｃ上面に対して傾斜した状態で液体Ｌに入射する。
【００５３】
これにより、図１０に示すように、音波Ｗaは、音響インピーダンスが近い液体Ｌへ底壁９ｃ上面の異なる位置から上方に漏れ出してゆく。この結果、反応容器９内の液体Ｌ中には、厚み縦振動子４１から遠ざかる方向に流れる２つの離隔流Ｆaと、２つの離隔流Ｆaの間を厚み縦振動子４１へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとが生じる。従って、反応容器９に保持された液体Ｌは、２つの離隔流Ｆaと２つの離隔流Ｆaの間を厚み縦振動子４１へ戻る方向に流れる帰還流ＦbとによるメニスカスＭまで到達する対流攪拌により、側壁９ａと底壁９ｃとが交わる反応容器９の隅部における流速の低下が抑えられ、隅部を含む全体が短時間で攪拌される。
【００５４】
（変形例）
ここで、反応容器９に代えて一般的な形状の反応容器７を使用する場合には、攪拌装置４０は、図１３に示すように、２つの厚み縦振動子４１を使用する。この場合、２つの厚み縦振動子４１は、２つの離隔流Ｆaを発生させる位置に対応させて反応ホイール６の凹部６ａ底部の異なる位置に取り付け、それぞれ異なる位置から液体Ｌに音波を同時に照射する。このとき、図１３に示すように、液体Ｌへ漏れ出す音波Ｗaによって、反応容器７が保持した液体Ｌには液体Ｌの界面である側壁７ａに沿って厚み縦振動子４１から遠ざかる方向に立ち上がり、メニスカスＭで中央へ向かう２つの離隔流Ｆaが発生し、２つの離隔流Ｆaの間には厚み縦振動子４１へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbが発生する。このため、攪拌装置４０は、反応容器７の隅部における流速の低下を抑え、隅部を含めて液体全体を短時間で攪拌することができる。
【００５５】
また、攪拌装置４０は、図１４に示すように、２つの厚み縦振動子４１を２つの離隔流Ｆaを発生させる位置に対応させて反応容器７の一つの平面上、ここでは底壁７ｃ下面に取り付けてもよい。このようにしても、攪拌装置４０は、反応容器７が保持した液体Ｌに厚み縦振動子４１から遠ざかる方向に流れる２つの離隔流Ｆaと、２つの離隔流Ｆaの間を厚み縦振動子４１へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとを発生させることができる。また、２つの厚み縦振動子４１を反応容器７の互いに平行な２つの面上に、又は互いに平行で高さの異なる２つの面上に、それぞれ取り付けても同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施の形態１の自動分析装置を示す概略構成図である。
【図２】実施の形態１の自動分析装置で使用する反応容器及び反応ホイールの一部を攪拌装置の概略構成図と共に示す斜視図である。
【図３】反応容器の底面に取り付けた表面弾性波素子が発生した音波及び音波によって惹起される離隔流と帰還流を示す反応容器の縦断面図である。
【図４】図３の反応容器の底面に取り付けた表面弾性波素子の正面図である。
【図５】底壁から液体に入射する音波の入射角を説明する反応容器の断面図である。
【図６】液体に入射する音波の入射角に対応させて側壁を傾斜させた反応容器における離隔流と帰還流を示す断面図である。
【図７−１】表面弾性波素子を側面に取り付けた変形例を示し、反応容器内おける離隔流と帰還流を示す断面図である。
【図７−２】図７−１に示す変形例において、液体の表面に油膜等を設けた場合の反応容器内おける離隔流と帰還流を示す断面図である。
【図８】図７−１に示す変形例において、表面弾性波素子の振動子の位置を変位させた反応容器内おける離隔流と帰還流を示す断面図である。
【図９】実施の形態２の自動分析装置を示す概略構成図である。
【図１０】実施の形態２の自動分析装置の反応ホイールを攪拌装置の位置で切断し、反応容器における離隔流と帰還流を示す断面図である。
【図１１】実施の形態２の攪拌装置の概略構成図であり、厚み縦振動子を断面にしている。
【図１２】図１１の攪拌装置で使用している厚み縦振動子の平面図である。
【図１３】厚み縦振動子を２つ使用した変形例を示す図１０に対応した断面図である。
【図１４】図１３の変形例に関し、厚み縦振動子を反応容器に設けた変形例において、反応容器における離隔流と帰還流を示す断面図である。
【図１５】従来の分析装置における反応容器に保持された液体の攪拌を説明する図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 自動分析装置
２ 作業テーブル
３ 検体テーブル
４ 検体容器
５ 検体分注機構
６ 反応ホイール
７，８，９ 反応容器
１０ 測光装置
１１ 洗浄装置
１２ 試薬分注機構
１３ 試薬テーブル
１４ 試薬容器
１５ 読取装置
１６ 制御部
１７ 分析部
１８ 入力部
１９ 表示部
２０ 攪拌装置
２１ 送電体
２２ 表面弾性波素子
３０ 自動分析装置
４０ 攪拌装置
４１ 厚み縦振動子
４２ 電源
４３ コントローラ
Ｆa 離隔流
Ｆb 帰還流
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌装置と分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析装置は、いわゆるキャリーオーバーを回避すべく検体と試薬を含む液体試料を音波によって被接触で攪拌するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この分析装置は、図１５に示すように、反応容器Ｃの外部に設けた音源Ｓ1，Ｓ2を順番に駆動し、音源Ｓ1，Ｓ2から照射される音波Ｗsによって反応容器Ｃに保持された液体Ｌを攪拌している。
【０００３】
【特許文献１】特許第３６６１０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された分析装置は、音源Ｓ1，Ｓ2が発生した音波Ｗsによって液体Ｌ中に旋回流Ｆtを惹起させて液体Ｌを攪拌している。音波Ｗsによって発生した直後の旋回流Ｆtは、十分な流速を有しているが、壁面付近を流れるにつれて壁面との摩擦により流速が低下する。この流速が低下した旋回流が再び壁面付近を流れると、旋回流Ｆtの流速は壁面との摩擦によって更に低下してしまう。このため、特許文献１の分析装置は、側壁と底壁とが交わる反応容器の隅部（図中、一点鎖線で囲んだＡ部）にまで旋回流Ｆtが届き難くなり、攪拌に時間が掛かるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、反応容器の隅部を含む全体を短時間で攪拌することが可能な攪拌装置と分析装置とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る攪拌装置は、液体を保持する容器と、前記液体に音波を照射すると共に、当該音波によって前記液体を攪拌する流れを発生させる音波発生手段と、を備え、前記音波発生手段は、当該音波発生手段から遠ざかる方向に流れる少なくとも２つの離隔流と、当該少なくとも２つの離隔流の間を前記音波発生手段へ戻る方向に流れる帰還流とを前記液体内に発生させることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記容器は、前記少なくとも２つの離隔流の外側に前記液体の界面を有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記界面は、前記容器の壁面と前記液体とが接する固液界面、気体と前記液体とが接する気液界面又は前記容器に保持される異なる液体が接する液液界面のいずれか一つであることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記少なくとも２つの離隔流は、前記液体の界面に沿った流れであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、複数の方向へ同時に音波を照射することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、複数設けられ、前記複数の音波発生手段は、それぞれ異なる位置から前記液体に同時に音波を照射することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波は、同一の音波発生手段から照射されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、表面弾性波素子であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波は、前記音波がはじめて照射される前記容器の壁に対して傾斜して入射することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記容器は、底壁と側壁とを有し、前記側壁の前記底壁に対する傾斜角度と前記容器内に生じる音波の当該底壁上面に対する入射角度とは等しいことを特徴とする。
【００１６】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１１に係る分析装置は、複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記反応液を分析する分析装置であって、前記攪拌装置を用いて検体と試薬との反応液を光学的に分析することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の攪拌装置は、音波発生手段が、当該音波発生手段から遠ざかる方向に流れる少なくとも２つの離隔流と、少なくとも２つの離隔流の間を前記音波発生手段へ戻る方向に流れる帰還流とを液体内に発生させ、本発明の分析装置は、前記攪拌装置を備えているので、少なくとも２つの離隔流の間を流速の弱まった帰還流が流れるので、帰還流の速度が反応容器の壁面との摩擦によって低下し難く、反応容器の隅部を含む液体全体を短時間で攪拌することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明の攪拌装置と分析装置にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、実施の形態１の自動分析装置を示す概略構成図である。図２は、実施の形態１の自動分析装置で使用する反応容器及び反応ホイールの一部を攪拌装置の概略構成図と共に示す斜視図である。図３は、反応容器の底面に取り付けた表面弾性波素子が発生した音波及び音波によって惹起される流れを示す反応容器の縦断面図である。図４は、図３の反応容器の底面に取り付けた表面弾性波素子の正面図である。
【００１９】
自動分析装置１は、図１に示すように、作業テーブル２上に検体テーブル３、検体分注機構５、反応ホイール６、測光装置１０、洗浄装置１１、試薬分注機構１２及び試薬テーブル１３が設けられ、攪拌装置２０を備えている。
【００２０】
検体テーブル３は、図１に示すように、駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って等間隔で配置される収納室３ａが複数設けられている。各収納室３ａは、検体を収容した検体容器４が着脱自在に収納される。
【００２１】
検体分注機構５は、反応ホイール６に保持された複数の反応容器７に検体を分注する手段であり、図１に示すように、検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次反応容器７に分注する。
【００２２】
反応ホイール６は、検体テーブル３とは異なる駆動手段によって図１に矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って複数の凹部６ａが等間隔で設けられている。反応ホイール６は、各凹部６ａの半径方向両側に測定光が通過する開口６ｂ（図２参照）が形成されている。反応ホイール６は、一周期で時計方向に（１周−１反応容器）／４分回転し、四周期で反時計方向に凹部６ａの１個分回転する。反応ホイール６の外周近傍には、測光装置１０、洗浄装置１１及び攪拌装置２０が配置されている。
【００２３】
反応容器７は、容量が数ｎＬ〜数十μＬと微量な容器であり、測光装置１０の光源１０ａから出射された分析光（３４０〜８００ｎｍ）に含まれる光の８０％以上を透過する透明素材、例えば、耐熱ガラスを含むガラス，環状オレフィンやポリスチレン等の合成樹脂が使用される。反応容器７は、図２及び図３に示すように、側壁７ａ，７ｂと底壁７ｃとによって液体を保持する水平断面が正方形の液体保持部７ｄが形成され、液体保持部７ｄの上部に開口７ｅを有する四角筒形状のキュベットである。反応容器７は、液体保持部７ｄの内面に検体や試薬等の液体に対する親和性処理が施されており、分析光を透過させる対向する２つの側壁７ａが液体の光学的測定に使用される。反応容器７は、側壁７ａを反応ホイール６の半径方向に向けると共に、側壁７ｂを反応ホイール６の周方向に向けて、凹部６ａに配置される。
【００２４】
測光装置１０は、図１に示すように、反応ホイール６の外周近傍に配置され、反応容器７に保持された液体を分析する分析光（３４０〜８００ｎｍ）を出射する光源と、液体を透過した分析光を分光して受光する受光器とを有している。測光装置１０は、前記光源と受光器が反応ホイール６の凹部６ａを挟んで半径方向に対向する位置に配置されている。
【００２５】
洗浄装置１１は、反応容器７から液体や洗浄液を排出する排出手段と、洗浄液の分注手段とを有している。洗浄装置１１は、測光終了後の反応容器７から測光後の液体を排出した後、洗浄液を分注する。洗浄装置１１は、洗浄液の分注と排出の動作を複数回繰り返すことにより、反応容器７の内部を洗浄する。このようにして洗浄された反応容器７は、再度、新たな検体の分析に使用される。
【００２６】
試薬分注機構１２は、反応ホイール６に保持された複数の反応容器７に試薬を分注する手段であり、図１に示すように、試薬テーブル１３の所定の試薬容器１４から試薬を順次反応容器７に分注する。
【００２７】
試薬テーブル１３は、検体テーブル３及び反応ホイール６とは異なる駆動手段によって図１に矢印で示す方向に回転され、扇形に成形された収納室１３ａが周方向に沿って複数設けられている。各収納室１３ａは、試薬容器１４が着脱自在に収納される。複数の試薬容器１４は、それぞれ検査項目に応じた所定の試薬が満たされ、外面には収容した試薬に関する情報を表示するバーコードラベル（図示せず）が貼付されている。
【００２８】
ここで、試薬テーブル１３の外周には、図１に示すように、試薬容器１４に貼付した前記バーコードラベルに記録された試薬の種類，ロット及び有効期限等の情報を読み取り、制御部１６へ出力する読取装置１５が設置されている。
【００２９】
制御部１６は、検体テーブル３、検体分注機構５、反応ホイール６、測光装置１０、洗浄装置１１、試薬分注機構１２、試薬テーブル１３、読取装置１５、分析部１７、入力部１８、表示部１９及び攪拌装置２０等と接続され、例えば、分析結果を記憶する記憶機能を備えたマイクロコンピュータ等が使用される。制御部１６は、自動分析装置１の各部の作動を制御すると共に、前記バーコードラベルの記録から読み取った情報に基づき、試薬のロットや有効期限等が設置範囲外の場合、分析作業を停止するように自動分析装置１を制御し、或いはオペレータに警告を発する。
【００３０】
分析部１７は、制御部１６を介して測光装置１０に接続され、受光器が受光した光量に基づく反応容器７内の液体の吸光度から検体の成分濃度等を分析し、分析結果を制御部１６に出力する。入力部１８は、制御部１６へ検査項目等を入力する操作を行う部分であり、例えば、キーボードやマウス等が使用される。表示部１９は、分析内容や警報等を表示するもので、ディスプレイパネル等が使用される。
【００３１】
攪拌装置２０は、表面弾性波素子２２を駆動して発生する音波によって反応容器７に保持された液体を攪拌するもので、図２に示すように、表面弾性波素子２２に電力を送電する送電体２１と、表面弾性波素子２２とを有している。
【００３２】
送電体２１は、ＲＦ送信アンテナ２１ａ、駆動回路２１ｂ及びコントローラ２１ｃを有している。送電体２１は、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波交流電源から供給される電力をＲＦ送信アンテナ２１ａから駆動信号として表面弾性波素子２２に発信する。ＲＦ送信アンテナ２１ａは、反応ホイール６の凹部６ａ底部に取り付けられている。このため、攪拌装置２０は、例えば、コントローラ２１ｃによって制御されるスイッチを切り替えることにより、供給される電力を複数のＲＦ送信アンテナ２１ａの中から特定のＲＦ送信アンテナ２１ａに出力するように切り替える。
【００３３】
駆動回路２１ｂは、コントローラ２１ｃからの制御信号に基づいて発振周波数を変更可能な発振回路を有しており、数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波の発振信号をＲＦ送信アンテナ２１ａへ出力する。ここで、ＲＦ送信アンテナ２１ａと駆動回路２１ｂとの間は、反応ホイール６が回転しても電力が電送されるように、接触電極を介して接続されている。コントローラ２１ｃは、駆動回路２１ｂの作動を制御し、例えば、表面弾性波素子２２が発する音波の特性（周波数，強度，位相，波の特性）、波形（正弦波，三角波，矩形波，バースト波等）或いは変調（振幅変調，周波数変調）等を制御する。また、コントローラ２１ｃは、内蔵したタイマに従って駆動回路２１ｂが発振する発振信号の周波数を切り替えることができる。
【００３４】
表面弾性波素子２２は、ＲＦ送信アンテナ２１ａから発信される駆動信号（電力）を受信して音波を発生する音波発生手段である。表面弾性波素子２２は、エポキシ樹脂等の音響整合層を介して図３に示すように反応容器７の一つの平面上、ここでは底壁７ｃに取り付けられる。表面弾性波素子２２は、図３及び図４に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）等からなる圧電基板２２ａ上に櫛歯状電極（ＩＤＴ）からなる振動子２２ｂとアンテナ２２ｃが形成されている。振動子２２ｂは、ＲＦ送信アンテナ２１ａから発信される駆動信号（電力）をアンテナ２２ｃで受信することによって音波を発生する音源である。
【００３５】
以上のように構成される自動分析装置１は、回転する反応ホイール６によって周方向に沿って搬送されてくる複数の反応容器７に試薬分注機構１２が試薬容器１４から試薬を順次分注する。試薬が分注された反応容器７は、反応ホイール６によって周方向に沿って搬送され、検体分注機構５によって検体テーブル３に保持された複数の検体容器４から検体が順次分注される。そして、検体が分注された反応容器７は、反応ホイール６によって攪拌装置２０へ搬送され、分注された試薬と検体が順次攪拌されて反応する。このようにして検体と試薬が反応した反応液は、反応ホイール６が再び回転したときに測光装置１０を通過し、光源から出射された分析光が透過する。このとき、反応容器７内の試薬と検体の反応液は、受光部で側光され、制御部１６によって成分濃度等が分析される。そして、分析が終了した反応容器７は、洗浄装置１１によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００３６】
このとき、攪拌装置２０は、制御部１６を介して入力部１８から予め入力された制御信号に基づき、反応ホイール６の停止時にコントローラ２１ｃが駆動回路２１ｂに駆動信号を入力する。これにより、表面弾性波素子２２は、入力される駆動信号の周波数に応じて振動子２２ｂが駆動され、音波（バルク波）を誘起する。誘起された音波（バルク波）は、圧電基板２２ａ及び音響整合層を通って反応容器７の底壁７ｃ内へと伝搬し、図３に示すように、音響インピーダンスが近い液体Ｌ中へバルク波Ｗbが異なる位置から二方向に漏れ出し、液体Ｌに同時に照射される。
【００３７】
この結果、反応容器７内の液体Ｌ中には、表面弾性波素子２２から遠ざかる方向に流れる２つの離隔流Ｆaと、２つの離隔流Ｆaの間を表面弾性波素子２２へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとが生じる。このとき、２つの離隔流Ｆaは、液体Ｌ中へ漏れ出したバルク波Ｗbによって発生する比較的早い流れであるので、外側に液体Ｌの界面となる側壁７ａ，７ｂが存在していても流速が側壁７ａ，７ｂとの摩擦によって低下し難い。そして、２つの離隔流Ｆaは、メニスカスＭまで到達すると、側壁７ａ，７ｂやメニスカスＭによって規制されるため、図３に示すように、２つの離隔流Ｆaの間を通って表面弾性波素子２２へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとなる。
【００３８】
従って、側壁７ａ，７ｂ（側壁と液体との固液界面）は、離隔流Ｆaの外側に存在し、帰還流Ｆbは２つの離隔流Ｆaの間を流れるので、側壁７ａ，７ｂとの摩擦が起こり難い。このため、帰還流Ｆbは流速が低下し難くなる。また、反応容器７に保持された液体Ｌは、２つの離隔流Ｆaと２つの離隔流Ｆaの間を表面弾性波素子２２へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとによる攪拌により、側壁７ａ，７ｂと底壁７ｃとが交わる反応容器７の隅部における流速の低下が抑えられ、隅部を含む全体が短時間で攪拌される。しかも、図３において、バルク波Ｗbは、２つの離隔流Ｆaの他、図示しないが、下側の側壁７ａ，と底壁７ｃとが交わる反応容器７の隅部に２つの離隔流Ｆaと向きの異なる反流を発生させるため、この反流によっても隅部に存在する液体Ｌが攪拌される。
【００３９】
このように、攪拌装置２０は、音波発生手段として表面弾性波素子２２を使用していることから、表面弾性波素子２２が発生したバルク波Ｗbは、音波がはじめて照射される反応容器７の壁に対して傾斜して入射する。言い換えると、液体Ｌと底壁７ｃとの界面である底壁７ｃの上面に対して傾斜して入射し、液体Ｌをすくい上げるように離隔流Ｆaを発生させる。このとき、図５に示すように、初めて液体Ｌに入射する音波の底壁７ｃの上面に対する入射角をθとすると、入射角θは０°＜θ＜９０°となる。
【００４０】
また、攪拌装置２０においては、表面弾性波素子２２が発生した音波（表面弾性波，バルク波）は、液体Ｌの界面、即ち、液体Ｌと底壁７ｃとの界面に対して傾斜して入射する。このため、攪拌装置２０で使用する反応容器は、図６に示す反応容器８のように、表面弾性波素子２２が発生する音波（バルク波Ｗb）の入射角に対応させて、側壁８ａを入射角θと略等しい角度ψだけ水平面（底壁８ｃ）に対して傾斜させてもよい。このように側壁８ａを傾斜させると、反応容器８は、側壁８ａと底壁８ｃとが交わる隅部における流れの速度の低下や液体の滞留が抑えられ、保持した液体Ｌを短時間で攪拌することができる。
【００４１】
（変形例）
ここで、攪拌装置２０は、図７−１に示すように、表面弾性波素子２２を反応容器７の側壁７ａに取り付け、側壁７ａから音波を照射してもよい。この場合、送電体２１のＲＦ送信アンテナ２１ａは、反応ホイール６の凹部６ａ側壁に取り付ける。
【００４２】
攪拌装置２０は、表面弾性波素子２２を側壁７ａに取り付けても、反応容器７内の液体Ｌ中に表面弾性波素子２２から遠ざかる方向に流れる２つの離隔流Ｆaと、２つの離隔流Ｆaの間を表面弾性波素子２２へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとが生じる。このため、この場合も実施の形態１と同様に、離隔流Ｆaの外側に底壁７ｃ（底壁と液体との固液界面）及びメニスカスＭ（大気と液体との気液界面）が存在し、帰還流Ｆbは２つの離隔流Ｆaの間を流れるので、界面における摩擦が起こり難い。従って、帰還流Ｆbは流速が低下し難くなり、反応容器７の隅部を含む液体Ｌ全体を、短時間で攪拌することができる。なお、図７−２に示すように、液体の乾燥防止のため、液体Ｌの表面に油膜Ｌo等を設けた場合には、液体ＬのメニスカスＭは液体Ｌと油膜Ｌoとの液液界面となる。このため、離隔流Ｆaの外側に固液界面及び液液界面が存在することになる。
【００４３】
この場合、表面弾性波素子２２は、図８に示すように、振動子２２ｂを底壁７ｃ側に変位した位置に配置すると、２つの離隔流Ｆaと帰還流Ｆbがこの配置に対応して上下方向に変位した位置に発生し、液体Ｌの攪拌効率を変化させることができる。従って、表面弾性波素子２２は、振動子２２ｂをメニスカスＭ側に変位した位置に配置してもよい。
【００４４】
なお、実施の形態１の攪拌装置２０は、音波としてバルク波を用いた場合について説明した。しかし、攪拌装置２０は、振動子２２ｂを側壁７ａに向けて表面弾性波素子２２を反応容器７に取り付け、表面弾性波によって液体を攪拌することも可能である。
【００４５】
（実施の形態２）
次に、本発明の攪拌装置と分析装置にかかる実施の形態２について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１の攪拌装置と分析装置は、音波発生手段として表面弾性波素子を使用したが、実施の形態２の攪拌装置と分析装置は、音波発生手段として厚み縦振動子を使用している。
【００４６】
図９は、実施の形態２の自動分析装置を示す概略構成図である。図１０は、実施の形態２の自動分析装置の反応ホイールを攪拌装置の位置で切断した断面図である。図１１は、実施の形態２の攪拌装置の概略構成図であり、厚み縦振動子を断面にしている。図１２は、図１１の攪拌装置で使用している厚み縦振動子の平面図である。実施の形態２の自動分析装置は、攪拌装置の構成が異なることを除き実施の形態１の自動分析装置と構成が同一であるので、同一の構成部分に同一の符号を付して説明する。
【００４７】
自動分析装置３０は、図９に示すように、攪拌装置４０を備えており、攪拌装置４０の厚み縦振動子４１によって反応容器９が保持した液体を攪拌している。厚み縦振動子４１は、図１０に示すように、反応ホイール６に形成された複数の凹部６ａの底部にそれぞれ設けられている。ここで、実施の形態２においては、反応ホイール６は、恒温槽を兼ねており、図１０に示すように、内部に恒温液Ｌtを保持している。
【００４８】
反応容器９は、容量が数ｎＬ〜数十μＬと微量な容器であり、反応容器７と同じ透明素材によって側壁９ａと底壁９ｃとを有し、液体保持部９ｄの上部に開口９ｅを有する反応容器７と略同様の四角筒形状に成形され、内面には親和性処理が施されている。このとき、反応容器９は、図１０に示すように、底壁９ｃの外面が対向する側壁９ａ側から中央に向かって斜めに凹状に傾斜した傾斜面に成形されている。
【００４９】
攪拌装置４０は、制御部１６の制御の下に作動し、図１１に示すように、厚み縦振動子４１、電源４２及びコントローラ４３を有している。
【００５０】
厚み縦振動子４１は、板面に垂直に音波を発生する音波発生手段であり、接着剤等によって反応ホイール６の凹部６ａ底部に取り付けられている。厚み縦振動子４１は、図１１及び図１２に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電基板４１ａの両面に電極４１ｂを設けたもので、各電極４１ｂには、引出し電極４１ｃが接続されている。厚み縦振動子４１は、底壁９ｃに対向する電極４１ｂをグランド側とすることにより、音波を出射する音源となる。電源４２は、厚み縦振動子４１を駆動する交流電源であり、図１１に示す配線４４を介して電極４１ｂに数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波交流電圧を印加する。ここで、厚み縦振動子４１と電源４２との間を接続する配線４４は、反応ホイール６が回転しても電力が電送されるように、接触電極を介して接続されている。
【００５１】
コントローラ４３は、電源４２を制御して電極４１ｂが発する音波の特性（周波数，強度，位相，波の特性）、波形（正弦波，三角波，矩形波，バースト波等）或いは変調（振幅変調，周波数変調）等を制御する。
【００５２】
従って、反応容器９は、保持した液体試料が攪拌装置４０によって以下のように攪拌される。先ず、攪拌装置４０は、コントローラ４３による制御の下に電源４２から供給する電力によって厚み縦振動子４１を駆動する。これにより、厚み縦振動子４１は、図１０に示すように、底壁９ｃに対向する電極４１ｂが音波を誘起する。誘起された音波は、恒温液Ｌtが音響整合層となって恒温液Ｌt中を伝搬し、反応容器９の斜めに傾斜した傾斜面から底壁９ｃに入射する。このため、底壁９ｃに入射した音波は、図１０に示すように、底壁９ｃ内を斜めに伝搬し、液体Ｌと底壁９ｃとの界面である底壁９ｃ上面に対して傾斜した状態で液体Ｌに入射する。
【００５３】
これにより、図１０に示すように、音波Ｗaは、音響インピーダンスが近い液体Ｌへ底壁９ｃ上面の異なる位置から上方に漏れ出してゆく。この結果、反応容器９内の液体Ｌ中には、厚み縦振動子４１から遠ざかる方向に流れる２つの離隔流Ｆaと、２つの離隔流Ｆaの間を厚み縦振動子４１へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとが生じる。従って、反応容器９に保持された液体Ｌは、２つの離隔流Ｆaと２つの離隔流Ｆaの間を厚み縦振動子４１へ戻る方向に流れる帰還流ＦbとによるメニスカスＭまで到達する対流攪拌により、側壁９ａと底壁９ｃとが交わる反応容器９の隅部における流速の低下が抑えられ、隅部を含む全体が短時間で攪拌される。
【００５４】
（変形例）
ここで、反応容器９に代えて一般的な形状の反応容器７を使用する場合には、攪拌装置４０は、図１３に示すように、２つの厚み縦振動子４１を使用する。この場合、２つの厚み縦振動子４１は、２つの離隔流Ｆaを発生させる位置に対応させて反応ホイール６の凹部６ａ底部の異なる位置に取り付け、それぞれ異なる位置から液体Ｌに音波を同時に照射する。このとき、図１３に示すように、液体Ｌへ漏れ出す音波Ｗaによって、反応容器７が保持した液体Ｌには液体Ｌの界面である側壁７ａに沿って厚み縦振動子４１から遠ざかる方向に立ち上がり、メニスカスＭで中央へ向かう２つの離隔流Ｆaが発生し、２つの離隔流Ｆaの間には厚み縦振動子４１へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbが発生する。このため、攪拌装置４０は、反応容器７の隅部における流速の低下を抑え、隅部を含めて液体全体を短時間で攪拌することができる。
【００５５】
また、攪拌装置４０は、図１４に示すように、２つの厚み縦振動子４１を２つの離隔流Ｆaを発生させる位置に対応させて反応容器７の一つの平面上、ここでは底壁７ｃ下面に取り付けてもよい。このようにしても、攪拌装置４０は、反応容器７が保持した液体Ｌに厚み縦振動子４１から遠ざかる方向に流れる２つの離隔流Ｆaと、２つの離隔流Ｆaの間を厚み縦振動子４１へ戻る方向に流れる帰還流Ｆbとを発生させることができる。また、２つの厚み縦振動子４１を反応容器７の互いに平行な２つの面上に、又は互いに平行で高さの異なる２つの面上に、それぞれ取り付けても同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施の形態１の自動分析装置を示す概略構成図である。
【図２】実施の形態１の自動分析装置で使用する反応容器及び反応ホイールの一部を攪拌装置の概略構成図と共に示す斜視図である。
【図３】反応容器の底面に取り付けた表面弾性波素子が発生した音波及び音波によって惹起される離隔流と帰還流を示す反応容器の縦断面図である。
【図４】図３の反応容器の底面に取り付けた表面弾性波素子の正面図である。
【図５】底壁から液体に入射する音波の入射角を説明する反応容器の断面図である。
【図６】液体に入射する音波の入射角に対応させて側壁を傾斜させた反応容器における離隔流と帰還流を示す断面図である。
【図７−１】表面弾性波素子を側面に取り付けた変形例を示し、反応容器内おける離隔流と帰還流を示す断面図である。
【図７−２】図７−１に示す変形例において、液体の表面に油膜等を設けた場合の反応容器内おける離隔流と帰還流を示す断面図である。
【図８】図７−１に示す変形例において、表面弾性波素子の振動子の位置を変位させた反応容器内おける離隔流と帰還流を示す断面図である。
【図９】実施の形態２の自動分析装置を示す概略構成図である。
【図１０】実施の形態２の自動分析装置の反応ホイールを攪拌装置の位置で切断し、反応容器における離隔流と帰還流を示す断面図である。
【図１１】実施の形態２の攪拌装置の概略構成図であり、厚み縦振動子を断面にしている。
【図１２】図１１の攪拌装置で使用している厚み縦振動子の平面図である。
【図１３】厚み縦振動子を２つ使用した変形例を示す図１０に対応した断面図である。
【図１４】図１３の変形例に関し、厚み縦振動子を反応容器に設けた変形例において、反応容器における離隔流と帰還流を示す断面図である。
【図１５】従来の分析装置における反応容器に保持された液体の攪拌を説明する図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 自動分析装置
２ 作業テーブル
３ 検体テーブル
４ 検体容器
５ 検体分注機構
６ 反応ホイール
７，８，９ 反応容器
１０ 測光装置
１１ 洗浄装置
１２ 試薬分注機構
１３ 試薬テーブル
１４ 試薬容器
１５ 読取装置
１６ 制御部
１７ 分析部
１８ 入力部
１９ 表示部
２０ 攪拌装置
２１ 送電体
２２ 表面弾性波素子
３０ 自動分析装置
４０ 攪拌装置
４１ 厚み縦振動子
４２ 電源
４３ コントローラ
Ｆa 離隔流
Ｆb 帰還流
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を保持する容器と、
前記液体に音波を照射すると共に、当該音波によって前記液体を攪拌する流れを発生させる音波発生手段と、
を備え、
前記音波発生手段は、当該音波発生手段から遠ざかる方向に流れる少なくとも２つの離隔流と、当該少なくとも２つの離隔流の間を前記音波発生手段へ戻る方向に流れる帰還流とを前記液体内に発生させることを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記容器は、前記少なくとも２つの離隔流の外側に前記液体の界面を有することを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記界面は、前記容器の壁面と前記液体とが接する固液界面、気体と前記液体とが接する気液界面又は前記容器に保持される異なる液体が接する液液界面のいずれか一つであることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つの離隔流は、前記液体の界面に沿った流れであることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記音波発生手段は、複数の方向へ同時に音波を照射することを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項６】
前記音波発生手段は、複数設けられ、
前記複数の音波発生手段は、それぞれ異なる位置から前記液体に同時に音波を照射することを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項７】
前記音波は、同一の音波発生手段から照射されることを特徴とする請求項６に記載の攪拌装置。
【請求項８】
前記音波発生手段は、表面弾性波素子であることを特徴とする請求項７に記載の攪拌装置。
【請求項９】
前記音波は、前記音波がはじめて照射される前記容器の壁に対して傾斜して入射することを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項１０】
前記容器は、底壁と側壁とを有し、
前記側壁の前記底壁に対する傾斜角度と前記容器内に生じる音波の当該底壁上面に対する入射角度とは等しいことを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項１１】
複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記反応液を分析する分析装置であって、請求項１〜９のいずれか一つに記載の攪拌装置を用いて検体と試薬との反応液を光学的に分析することを特徴とする分析装置。
【請求項１】
液体を保持する容器と、
前記液体に音波を照射すると共に、当該音波によって前記液体を攪拌する流れを発生させる音波発生手段と、
を備え、
前記音波発生手段は、当該音波発生手段から遠ざかる方向に流れる少なくとも２つの離隔流と、当該少なくとも２つの離隔流の間を前記音波発生手段へ戻る方向に流れる帰還流とを前記液体内に発生させることを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記容器は、前記少なくとも２つの離隔流の外側に前記液体の界面を有することを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記界面は、前記容器の壁面と前記液体とが接する固液界面、気体と前記液体とが接する気液界面又は前記容器に保持される異なる液体が接する液液界面のいずれか一つであることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つの離隔流は、前記液体の界面に沿った流れであることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記音波発生手段は、複数の方向へ同時に音波を照射することを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項６】
前記音波発生手段は、複数設けられ、
前記複数の音波発生手段は、それぞれ異なる位置から前記液体に同時に音波を照射することを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項７】
前記音波は、同一の音波発生手段から照射されることを特徴とする請求項６に記載の攪拌装置。
【請求項８】
前記音波発生手段は、表面弾性波素子であることを特徴とする請求項７に記載の攪拌装置。
【請求項９】
前記音波は、前記音波がはじめて照射される前記容器の壁に対して傾斜して入射することを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項１０】
前記容器は、底壁と側壁とを有し、
前記側壁の前記底壁に対する傾斜角度と前記容器内に生じる音波の当該底壁上面に対する入射角度とは等しいことを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項１１】
複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記反応液を分析する分析装置であって、請求項１〜９のいずれか一つに記載の攪拌装置を用いて検体と試薬との反応液を光学的に分析することを特徴とする分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−２３２３７６（Ｐ２００７−２３２３７６Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０５７４（Ｐ２００６−５０５７４）
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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